机械零件模型局部形状相似性检索算法研究

提出利用尺度不变特征来描述三维模型的局部形状信息,设计出一种灰度体素模型上的基于三维SIFT算法的局部形状特征提取方法;得到三维模型的尺度不变形状特征后,采用BoF方法构建模型的形状特征向量,配合相应的距离函数实现三维模型"部分-整体"的匹配和检索。实验表明该方法具有比较好的检索性能。     

基于振动响应场的结构形状优化方法研究

建立了基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于振动响应场的结构形状优化方法,以控制结构振动。该方法选取一组振动峰值处的振动响应场作为结构形状参数化模型的向量场,用一组向量场的线性组合定义修改区域的形状优化函数,以振动响应场的系数为设计变量,结合遗传算法优化结构形状以减小结构振动。研究了外部激励下的结构形状优化。数值算例表明该方法可以有效控制结构振动。     

基于Kriging代理模型的结构形状优化方法

任何机械零件都是由结构尺寸和形状构成.通过常规设计手段,一般确定零件的整体结构尺寸,但大量局部的尺寸决定了零件形状.而零件的失效往往与零件形状是否合理密切相关.形状优化技术一般以有限元技术为基础,通过边界的迭代过程获得形状优化.文中结合试验设计技术和近似代理技术,利用少量样本点建立高精度分析模型,代替原有零件模型,在代理模型上寻找符合约束条件的结构参数,从而获得零件的形状优化.首先阐述了该优化方法的设计思想和理论基础,最后以六角钢盘的结构优化为例说明了该方法的具体应用过程.     

基于工程约束的参数化设计技术研究

目前的参数化软件只能提供产品的几何设计支持 ,即设计人员在屏幕上绘制产品的几何形状 ,然后通过修改屏幕上几何形状的尺寸对设计结果进行修改 ,很不直观。为此 ,文中提出了两层设计方法 ,应用该方法 ,设计者可以通过增加工程约束的方法 ,使所设计的几何形状与产品模型建立联系 ,从而在对设计结果修改时可以通过熟悉的工程语义进行。同时 ,该方法还允许不同产品设计共用同一个几何体 ,从而大大提高设计效率     

敏捷化开发环境下产品装配建模研究

为了实现以自顶向下为主、自底向上为辅的双向产品设计方法,本文提出了一种面向产品族的混合装配模型。该模型由装配骨架模型、层次模型、约束关系模型、零件属性模型及参数化设计模型组成。通过引入高层次的装配骨架模型反映设计者的设计意图并自动向下游传播装配约束,实现自顶向下面向过程的设计方法;通过引入低层次的约束关系模型记录零件之间的各种约束关系,检验、改进和完成最终装配模型的重建,实现自底向上的面向结果的设计方法;通过引入参数化设计模型完成装配体的变形设计,实现以往知识的重用。最后用实例说明该混合装配建模方法的有效性。     

基于Pro/E行为建模技术的连杆机构优化设计

行为建模采用目标驱动式设计,建立参数化粗略模型后使用参数的关系式对设计目标进行约束,利用迭代求解的智能优化方法对参数进行分析和选取,解出最优的模型参数,并通过改变参数来优化模型的结构形状。应用Pro/E行为建模技术实现连杆机构优化设计的方法和步骤是,根据设计目标建立优化数学模型,将模型行为信息融入设计中,通过分析工具产生特征参数,经系统准确计算后找出最优的解答。行为建模技术提高了设计质量和效率,为机构优化设计方法提供了一种全新的设计思路。     

面向自顶向下设计的装配模型研究

装配模型是支持数字化产品设计和制造的重要基础。设计人员通过装配建模表达产品的功能形状和设计师的设计意图。本文针对自顶向下设计模式对装配模型的特殊要求 ,提出一种面向自顶向下设计的装配模型 ,支持产品设计过程中的多种设计活动。给出了模型的维护方法 ,为自顶向下的装配设计提供了安全的数据支持。该模型为产品装配的自顶向下设计提供了良好的模型基础。     

基于逆向人体建模技术的工作座椅设计方法

为研究座椅的尺寸参数及舒适性等人机工程问题,运用逆向工程技术获取了人体表面的点云数据,通过Pro/E软件进行了人体参数化模型的重构。以解剖学知识及我国成年人体尺寸为依据,对三维人体模型进行了结构划分,构建了多关节自由度的运动约束模型,并根据健康坐姿知识,快速生成了多百分位人体坐姿三维模型。对座椅主要几何尺寸进行了理论设计,并依据人体几何尺寸、边界条件、自然腰椎形状及健康坐姿要求绘制了座椅的正面及侧面轮廓图。为发挥工业设计软件快速生成模型的特点,以Rhino为平台,导入男性95百分位三维坐姿模型,进一步确定了座面、腰靠、肩靠、颈靠、2个扶手等6个与人体紧密接触部位的空间位置及基本几何形状,并对理论设计结果进行验证。运用NURBS曲面建模技术完善了座椅的形状设计,得到"人-椅"几何匹配模型,为工作座椅的进一步设计研究提供参考。     

基于知识的产品级参数化虚拟设计的可重用性研究

以抓斗设计为背景，着重讨论完整产品如何实现可重用的三维参数化虚拟设计：首先自上而下完成总体设计，然后自下而上建立抓斗模型、建立装配和总装模型。在三维参数化设计中引入知识工程的基本原理，通过知识的应用实现完整产品虚拟设计的可重用性。通过面向对象的封装，虚拟产品的设计中包含了形状和尺寸约束以及相关设计知识，可以供以后的设计重用。     

基于知识的电机参数化设计模型

提出一种基于知识的参数化设计模型,用来在电机CAD系统中表征电机的设计方案.该模型以基于框架的知识表示为基础,不但能满足系统中各分析模块对设计方案参数化的要求,还能方便设计者表达其设计思想与设计经验,并激发设计者的创造力.     

基于知识的电机参数设计模型

提出了一种基于知识的参数化设计模型，用来在电机ＣＡＤ系统中表征电机的设计方案。该模型以基于框架的知识表示为基础，不但能满足系统中各分析模块对设计方案参数化的要求，还能方便设计者表达其设计思想与设计经验，并激发设计者的创造力。     

基于知识模型的自适应变型设计方法研究

为了在产品设计过程中实现知识的管理和重用,提出一种基于知识模型的自适应变型设计方法,该方法首先建立一种知识模型,将产品设计知识分为基本类型、概念集合、实体模型和参数信息,再通过XML语言对知识模型进行表示与存储,同时,为了能用统一的方式表达与调用产品的参数,将参数信息分为参数表知识、规则知识和公式知识3种形式;其次,产品的自适应变型设计过程是以关键参数为驱动,通过知识模型查询、推理,计算出整个产品的核心尺寸及参数,以驱动设计模板完成自适应变型设计;最后,基于该方法,在SolidWorks软件环境下开发了电站锅炉风门自适应变型设计平台,能够通过电站锅炉风门的关键参数,自动生成该产品的三维模型及二维图样,验证了该方法的有效性。     

基于复杂工程约束的车身梁截面优化设计

通过对车身梁截面设计约束问题的研究,将车身薄壁梁截面形状优化设计问题和截面的材料、厚度等离散参数优化问题耦合起来。以工程设计中的可装配性和可制造性为设计约束,建立车身梁截面多目标优化方法。该方法以车身梁结构性能、成本、质量为目标,通过对梁截面形状进行独特的编码,实现以梁截面的形状、厚度、材料为设计变量的多目标优化模型,该模型采用NSGA-II遗传算法实现了多目标优化问题计算。基于该方法实现相应的软件模块并建立材料参数与厚度数据库。实例证明,该方法既可用于车身概念设计阶段确定满足设计目标且符合工程要求的梁截面形状参数,也适用于详细工程设计阶段对现有车身截面进行局部优化以增加车身刚度和减小部件质量。     

基于Pro/E骨架模型的100m^2转鼓过滤机设计

产品的设计过程走一个渐迁的过程,一般经过概念设计、参数化设计和详细设计三个阶段,这种过程称为自顶向下西设计.骨架模型是实现自顶向下设计的一种方法,是一些主体化的、有位置、有尺寸、有形状的点、线、面,这些点线面作为产品设计的参考和基准.骨架模型捕捉并定义设计意图和产品结构.生机顶级装配的骨架模型承担着产品总体装配设计的三维布局,用来表连各组成部分空间的安装位置,骨架可以使设计者们将必要的设计信息从一个子系统或组件传递至另一个.对骨架所做的任何更改也会更改其元件.使用顶级骨架模型可让您控制来自于中心顶层位置(自顶向下)的下列信息:产品结构、元件间界面的位置、3D空间声明,从而实现转鼓过滤机的全参数化整机结构设计.     

自上而下参数化建模蜗杆传动机构

蜗杆传动是机械工程中重要的传动方式之一,但其齿形结构形状较复杂,如果应用传统方法进行建模,不仅过程烦琐,而且容易出错.本文利用Pro/ENGINEER的自上而下的设计思路,以骨架文件作为参照模型,实现了蜗杆传动的参数化设计,蜗轮与蜗杆结构参数的更改可以通过改变骨架模型的参数实现,提高了蜗杆传动的设计效率,为蜗杆传动结构建模提供了一种新方法.     

基于模态振型形状优化的结构声辐射控制

针对复杂结构形状难以参数化的问题,建立基于有限元网格的参数化形状优化模型,提出一种基于模态振型的结构形状优化方法以控制结构声辐射功率。该方法通过有限元法计算结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析,在此基础上,用一组模态振型绝对值线性组合定义修改区域的形状优化函数,以每阶模态振型贡献因子为设计变量,通过改变模态振型贡献因子来优化结构的形状,达到降低结构声辐射功率的目的。研究简谐激励力下的结构声辐射优化,以结构声辐射分析频率带内的辐射声功率均值为设计目标,结构有限元结构坐标的最大变动值及模态频率为设计约束,利用序列二次规划算法进行优化求解。以几何平板和复杂曲面为数值算例,研究结果表明该方法可以有效控制结构声辐射。     

神经网络与正交试验设计在板料成形毛坯形状预测中的综合应用

以带法兰的低方形盒的毛坯形状预测为例，讨论了BP神经网络和正交试验法在毛坯形状预测的综合应用问题，建立了能描述6个工艺参数与毛坯形状之间非线性映射关系的神经网络模型。将正交试验法用于神经网络训练样本的设计和BP网络结构参数的确定，可大大减少训练样本和网络结构参数的试算次数，缩短神经网络的设计周期。     

一种有效降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中的方法

针对以降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中为目标的形状优化问题,采用一种简单而高效的参数化方法来描述过渡圆弧形状,并取得了很好的优化效果。该方法采用超椭圆方程来描述过渡圆弧形状,这样,由于设计变量只有3个,可以方便地利用内嵌于一般通用有限元分析软件的优化设计模块来描述和求解最优过渡圆弧形状。结论表明,采用这种方法进行形状优化后,喉口下过渡圆弧处的最大von Mises应力减小了10.7%。同时,运用有限元分析软件Ansys中的子模型技术,较好的解决了大型复杂工程结构仿真中控制计算规模与保证求解精度之间的矛盾。     

一种有效降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中的方法

针对以降低压力机喉口下过渡圆弧处应力集中为目标的形状优化问题,采用一种简单而高效的参数化方法来描述过渡圆弧形状,并取得了很好的优化效果。该方法采用超椭圆方程来描述过渡圆弧形状,这样,由于设计变量只有3个,可以方便地利用内嵌于一般通用有限元分析软件的优化设计模块来描述和求解最优过渡圆弧形状。结论表明,采用这种方法进行形状优化后,喉口下过渡圆弧处的最大von Mises应力减小了10.7%。同时,运用有限元分析软件Ansys中的子模型技术,较好的解决了大型复杂工程结构仿真中控制计算规模与保证求解精度之间的矛盾。     

参数化技术在工装设计中的应用

一、参数化设计的基本原理 SIGRAPH-DESIGN是一个基于设计关系、设计约束、全参数化和全变量化的智能型机械CAD系统。参数化的设计方法,是指对于几何图形的某个系列的零件,用一个参数序列一一对应地定义并约束一个几何图形的一组结构尺寸序列,当赋于参数序列以不同的数值时,它对应的那个几何图形的尺寸序列也将随之变化,并驱动图形作出相应变化而达到期望的几何图形。一般说来,实现参数化必须要有这样的条件:几何图形本身是由几何和拓扑关系定义而成;几何图形形状大小可由尺寸